CN105469564A - 振动数据无线采集传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动数据无线采集传输装置，包括：多个振动无线传感器组成的振动无线传感器网络、无线采集站和远程数据服务器；无线采集站在每个采集周期之前与远程数据服务器通信，查询是否更新采集振动数据周期和采集策略，根据查询后采集振动数据周期和采集策略重新计算振动无线传感器的采集振动数据周期与采集策略；每个采集振动数据周期所有振动无线传感器采集传输数据，直至最后一个振动无线传感器数据传送至无线采集站，该采集振动数据周期结束。本发明能适应各种工作场所，通过设置采集策略和采集周期在合适的工作时间内将机械设备的振动数据采集传输到远程数据服务器，并且在完成振动数据采集传输的同时将系统的功耗尽可能降低。

Description

振动数据无线采集传输装置

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是涉及一种机械振动监测设备。

背景技术

目前机械设备振动的大数据采集传输主要基于有线的在线监测方式，传感器与采集站之间采用专用的电缆连接，采集站与服务器之间采用网线或光纤连接。在有线的数据采集与传输方式上，已经形成较为成熟的设备监测解决方案。

工业场所也有不少关于无线传感器组网采集数据的应用，但是主要采集温度、压力等一些过程量数据，这些场合传输数据量较小，传感器工作时间较短，可以很好的解决传输和功耗问题，但是这些数据对设备故障诊断来说是远远不够的，只能起一个辅助分析的作用。

上述两种方案，通过有线连接的在线监测方式，可以很好的获取设备故障诊断需要的大容量振动数据，但是有些工业场所有线数据线缆敷设不便，防爆等级要求较高，这些场合就很难采取有线的方式进行监测了。而目前的无线传输方式，采集的过程量数据不能很好的满足设备故障诊断的数据需求，存在很大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能适应各种工作场所的振动数据无线采集传输装置。

为解决上述技术问题，本发明的振动数据无线采集传输装置，包括：多个振动无线传感器组成的振动无线传感器网络、无线采集站和远程数据服务器；振动无线传感器与无线采集站之间采用星形连接，通过2.4GHz无线技术进行数据传送；无线采集站与远程数据服务器采用3GHz无线技术进行数据传送；其中：

远程数据服务器设置无线采集传输装置的采集振动数据周期和采集策略，无线采集站在每个采集周期之前与远程数据服务器通信，查询是否更新采集振动数据周期和采集策略，根据查询后采集振动数据周期和采集策略重新计算振动无线传感器；

每个采集振动数据周期所有振动无线传感器按以下方式采集数据，直至最后一个振动无线传感器数据传送至无线采集站，该采集振动数据周期结束；

每个采集振动数据周期起始时刻至第a时刻所有振动无线传感器与无线采集站同步采集时间，所有与无线采集站连接正常的振动无线传感器全部启动采集数据，第b时刻所有振动无线传感器结束采集数据，所有振动无线传感器和无线采集站进入休眠；

第c时刻无线采集站启动，第d时刻第x振动无线传感器启动采集数据，第e时刻振动无线传感器完成采集数据，无线采集站与第x振动无线传感器通信收集数据，第f时刻无线采集站完成第x振动无线传感器通信数据收集，第f时刻无线采集站与第x振动无线传感器进入休眠；其中，0＜a＜b＜c＜d＜e＜f,x≥1。

所述振动无线传感器至少能采集总值、1K～32K的测量定义波形和64K～512K的长波形。

总值：振动的有效值；测量定义波形：按照数据服务器配置的1K-32K采样长度的时域波形；长波形：64K到512K采样长度的时域波形。

其中，所述振动无线传感器具有振动报警功能，在监测到振动增大且触发振动报警时立即采集测量定义波形数据或长波形数据。振动触发报警的方式有门限值报警和变化率报警，数据服务器上设置一级报警门限、二级报警门限、一级变化率、二级变化率。当无线传感器振动总值大于一级报警门限或最近两次采集总值之差大于一级变化率，则触发一级报警立即采集测量定义数据；当无线传感器振动总值大于二级报警门限或最近两次采集之差大于二级变化率，则触发二级报警立即采集测量定义和数据和长波形数据。

报警触发采集和报警数据优先传输机制，保证在设备出现故障时，能够及时的将有效数据传输到远程服务器，远程服务器再通过邮件或短信等方式通知相关人员进行分析处理。

本发明装置远程数据服务器与无线采集站之间通过3G进行数据通信，也可以通过3G与无线采集站进行远程交互控制，在设备运行良好时，可以设置较长的采集周期，减少不必要的功耗浪费，当设备振动开始变大时，需要较详细的数据分析设备振动变化原因时，可以加大采集密度，尽快收集诊断分析需要的数据。也可以启动无线采集装置根据设备总值自适应采集周期的方式进行采集，总值自适应采集周期是指不同的总值区间范围预设不同的采集周期，总值从一个区间变化到另一个区间，采集周期按照预设值变化；一台设备一般总值越大，则其周期越短。这样无线采集站和无线传感器可以按照设定的采集策略与报警参数，自动调整设备不同运行情况下的数据采集与上传方式。

工业现场更换电池非常不便，布置在设备上的无线传感器，有些位置只有设备停机的时候才能进行更换，所以整个装置的低功耗运行非常关键，为了降低整个系统运行功耗，本发明在通过硬件降低本身功耗的同时利用预设的工作时间调度算法，让无线传感器和无线监测站都采取间歇性工作的方式，只有在数据采集和传输控制过程才需要醒来工作，其他时间无线传感器和无线采集站都处于超低功耗休眠状态。

本发明通过设置采集策略和采集周期使整个无线采集传输装置可以在尽可能短的工作时间内，将机械设备的振动数据采集传输到远程数据服务器，并且在完成振动数据采集传输的同时将系统的功耗尽可能降低。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是无线传感器结构框图。

图3是无线采集站结构框图。

图4是本发明采集振动数据周期时刻分布示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的振动数据无线采集传输装置，包括：多个振动无线传感器组成的振动无线传感器网络、无线采集站以及远程数据服务器；

如图2所示，无线传感器由电源及控制模块、低功耗控制器、外部存储器、2.4G通信模块、压电传感器模块和AD采集及调理电路六个部分构成，振动无线传感器具有设备振动数据采集、计算、存储功能，具有zigbee2.4GHz的无线收发器，3.6V电池供电，并具有微安级低功耗休眠工作模式；

如图3所示，无线采集站由电源及控制模块、3G通信模块、2.4G通信模块、低功耗控制器和大容量存储器五个部分构成，无线采集站具有zigbee2.4GHz无线收发器，3G通信网络，以及大容量本地存储器可选配存储容量1GB到16GB，无线采集站通过zigbee2.4GHz无线传输协议与传感器通信，进行采集参数的下达和采集数据的回收；通过基于3G的TCP/IP协议与远程数据服务器通信，获取采集参数和上传收集过来的无线传感器数据；本机具有大容量存储器，可以在3G网络不通或远程数据服务器异常时，缓存2周左右的传感器数据，在整个系统恢复正常的情况下，再上传到远程数据服务器；

本实施例中远程数据服务器可以是普通PC或者专用的服务器,并安装采集站配置及诊断分析系统软件,通过TCP/IP通讯协议，可以实时接收无线采集传输装置上传的数据，并采用多线程以及并发处理技术，可以同时和多个无线采集传输装置进行通讯。远程数据服务器在接收到数据后，计算统计被监测设备的报警状态，当发生报警时通过邮件和短信方式将报警信息在第一时间送达给相关人员。用户可通过浏览器方式登陆远程数据服务器上安装的诊断分析系统，设置采集振动数据周期与采集策略以及查看分析设备运行状态。振动无线传感器与无线采集站之间采用星形连接，通过2.4GHz无线技术进行数据传送；无线采集站与远程数据服务器采用3GHz无线技术进行数据传送；所述振动无线传感器至少能采集总值、1K～32K的测量定义波形和64K～512K的长波形,其中：

远程数据服务器设置无线采集传输装置的采集振动数据周期(所述采集振动数据周期是指所有振动无线传感器进行一次振动数据上传所需的时间)和采集策略(所述采集策略是指振动无线传感器的启动、休眠方式、采集数据类型等)，无线采集站在每个采集周期之前与远程数据服务器通信，查询是否更新采集振动数据周期和采集策略，根据查询后采集振动数据周期和采集策略重新设置振动无线传感器的采集振动数据周期与采集策略；每个采集振动数据周期所有振动无线传感器按以下方式采集数据，直至最后一个振动无线传感器数据传送至无线采集站，该采集振动数据周期结束，进入到下个采集周期，循环工作。

如图1所示，每个采集振动数据周期起始时刻至第Ts时刻所有振动无线传感器与无线采集站同步采集时间，所有与无线采集站连接正常的振动无线传感器全部启动采集数据，第Ts时刻后所有振动无线传感器结束采集数据，所有振动无线传感器和无线采集站进入休眠；

第T10时刻无线采集站启动，第T11时刻第1振动无线传感器启动采集数据，第T12时刻振动无线传感器完成采集数据，无线采集站与第1振动无线传感器通信收集数据，第T13时刻无线采集站完成第1振动无线传感器通信数据收集，第T13时刻无线采集站与第1振动无线传感器进入休眠；其中，0＜Ts＜T10＜T11＜T12＜T13；

第T20时刻无线采集站启动，第T21时刻第2振动无线传感器启动采集数据，第T22时刻振动无线传感器完成采集数据，无线采集站与第2振动无线传感器通信收集数据，第T23时刻无线采集站完成第2振动无线传感器通信数据收集，第T23时刻无线采集站与第1振动无线传感器进入休眠；其中，0＜Ts＜T20＜T21＜T22＜T23；

以此类推直至第n个(最后一个)振动无线传感器进入休眠。

第Tn0时刻无线采集站启动，第Tn1时刻第n振动无线传感器启动采集数据，第Tn2时刻振动无线传感器完成采集数据，无线采集站与第n振动无线传感器通信收集数据，第Tn3时刻无线采集站完成第n振动无线传感器通信数据收集，第Tn3时刻无线采集站与第n振动无线传感器进入休眠；其中，0＜Ts＜Tn0＜Tn1＜Tn2＜Tn3,n≥1；

其中，所述振动无线传感器在监测到振动增大且触发振动报警时立即采集测量定义波形数据或长波形数据。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种振动数据无线采集传输装置，包括：多个振动无线传感器组成的振动无线传感器网络、无线采集站和远程数据服务器；振动无线传感器与无线采集站之间采用星形连接，通过2.4GHz无线技术进行数据传送；无线采集站与远程数据服务器采用3GHz无线技术进行数据传送；其特征是：

远程数据服务器设置无线采集传输装置的采集振动数据周期和采集策略，无线采集站在每个采集周期之前与远程数据服务器通信，查询是否更新采集振动数据周期和采集策略，根据查询后采集振动数据周期和采集策略重新计算振动无线传感器；

每个采集振动数据周期所有振动无线传感器按以下方式采集数据，直至最后一个振动无线传感器数据传送至无线采集站，该采集振动数据周期结束；

每个采集振动数据周期起始时刻至第a时刻所有振动无线传感器与无线采集站同步采集时间，所有与无线采集站连接正常的振动无线传感器全部启动采集数据，第b时刻所有振动无线传感器结束采集数据，所有振动无线传感器和无线采集站进入休眠；

第c时刻无线采集站启动，第d时刻第x振动无线传感器启动采集数据，第e时刻振动无线传感器完成采集数据，无线采集站与第x振动无线传感器通信收集数据，第f时刻无线采集站完成第x振动无线传感器通信数据收集，第f时刻无线采集站与第x振动无线传感器进入休眠；其中，0＜a＜b＜c＜d＜e＜f,x≥1。

2.如权利要求1所述的振动数据无线采集传输装置，其特征是：所述振动无线传感器至少能采集总值、1K～32K的测量定义波形和64K～512K的长波形。

3.如权利要求1所述的振动数据无线采集传输装置，其特征是：所述振动无线传感器具有振动报警功能，在监测到振动增大且触发振动报警时立即采集测量定义波形数据或长波形数据。